Grondslagen bouwfysica
Voor de veilige afdichting van de gebouwschil
Bouwfysica op een rijtje
G
meeĂŤnweg 7 3600 genk 089/51.95.95
zoersel@ genk@
.be
kmo-kwikaard 108 2980 zoersel 03/384.19.07
Z
2
Studie Berekening Bouwfysica op een van rijtjehet potentieel m.b.t. het uitblijven van bouwschade
BOUWFYSICA
Beste lezer, Om constructies met thermische isolatie betrouwbaar te plannen en uit te voeren, is achtergrondkennis van de bouw fysica noodzakelijk. Maar soms zijn de bouwfysische achtergronden complex en moeilijk te doorgronden. Daarom hebben wij het hoofdstuk Bouwfysica toegevoegd en daarin twee studies opgenomen met een eenvoudige uitleg en duidelijke illustraties. De studie »Berekening van het potentieel m.b.t. het uitblijven van bouwschade« onderzoekt en evalueert op basis van actuele adviezen van het Duitse Fraunhofer-instituut voor bouwfysica diverse constructievarianten. De studie laat zien hoe er bij de planning en uitvoering op een robuuste, praktische en blijvend duurzame manier en met zo groot mogelijke veiligheidsmarges gewerkt kan worden. Daarbij hebben we expliciet rekening gehouden met bouwelementen met grote isolatiediktes. Bij de renovatiestudie onderzoeken we de betrouwbaarheid van verschillende renovatieoplossingen en geven we tien duidelijke adviezen om blijvend betrouwbare constructies te realiseren. De kennis van pro clima gaat veel verder dan in het hoofdstuk bouwfysica of in dit planningshandboek uiteen wordt gezet. Onze ingenieurs voor houtbouw en bouwwezen staan voortdurend in contact met partners in brancheorganisa ties en bij onderzoeksinstituten. Samen met mensen uit de plannings- en toepassingspraktijk ontstaan zo vernieuwende systeemoplossingen voor duurzame en leefbare gebouwen zonder bouwschade. Kennis is de sleutel tot succes. Wij willen onze kennis graag met u delen en wensen u veel plezier bij het ontdekken van nieuwe inzichten!
Lothar Moll Dipl.-Ing. Houttechniek, Directie, Research en ontwikkeling, productie, kwaliteitsbewaking, export
www.proclima.com
Michael Förster Gediplomeerd bouwingenieur, Hoofd Engineering, Research en ontwikkeling, kwaliteitsbewaking, seminars
Studie Berekening van het potentieel m.b.t. het uitblijven Bouwfysica van bouwschade op een rijtje
3 BOUWFYSICA
Bouwfysica op een rijtje
De ideale opbouw
Gebrekkige luchtdichting en de gevolgen
Luchtdichting binnen en winddichting buiten vormen de basis voor een efficiënte thermische isolatie. pagina 4
De kleinste lekkages kunnen al bouwschade en schimmel veroorzaken. pagina 5
De sluipwegen van het vocht Intelligente dampremmen beschermen de constructie op betrouwbare wijze – ook tegen het onvoorzien binnendringen van vocht. pagina 8
… en de isolatie is perfect
4
Grondslagen
BOUWFYSICA De ideale opbouw
De ideale opbouw De werking van alle thermische isolatie berust op luchtinsluiting in het isolatiemateriaal (cellulosevlokken, kurk, wolvezels, minerale vezels of andere materialen). Voorwaarde voor de isolerende werking van deze luchtinsluitingen is hun bescherming tegen luchtbeweging. Daarom is bij een optimale isolatieconstructie het isolatiemateriaal van alle kanten afgesloten: van binnen luchtdicht – van buiten winddicht.
Isolatie door stilstaande lucht Onbeschermd isolatiemateriaal: luchtbeweging in de poriënstructuur vermindert de isolerende werking.
Beschermde thermische isolatie Beschermd isolatiemateriaal: geen luchtbeweging in de poriënstructuur mogelijk, volledige isolatiewerking. Een voorbeeld: Ook de warmte-isolerende werking van een wollen trui is gebaseerd op niet bewegende luchtlagen tussen de vezels. Zodra er een koude wind waait, neemt de isolerende werking af. Trekt men over de trui een dun windjack aan dat zelf geen noemenswaardige warmte biedt, dan wordt de isolerende werking hersteld.
Van binnen luchtdicht – van buiten winddicht
Tip Belangrijk bij het aanbrengen van de luchtdichting is een perfecte uitvoering, want openingen in het isolatievlak en de aansluitingen hebben gevolgen.
Daarom is bij een optimale isolatieconstructie het isolatiemateriaal aan alle kanten afgesloten: van buiten met de winddichting, bijv. een diffusieopen onderdak- of gevelbaan, van binnen met een luchtdichtingsvlak, bijv. een damprem. De winddichting verhindert dat er koude lucht door de isolatie stroomt. De luchtdichting beschermt tegen het binnendringen van vochtige binnenlucht en aldus tegen condensvocht en schimmel.
www.proclima.com
Grondslagen
5 BOUWFYSICA Gebrekkige luchtdichting
Gebrekkige luchtdichting en de gevolgen Economie+ecologie/warmteverlies /Klimaatopwarming Ondichte gebouwschil: hoge stookkosten en CO2-uitstoot Reeds de kleinste lekkages in het dampremvlak, bijvoorbeeld als gevolg van een ondeugdelijke verlijming van de baanoverlappingen of -aansluitingen, hebben verstrekkende gevolgen. Een dergelijke fout heeft dezelfde uitwerking als een doorgaande voeg tussen het raamkozijn en het metselwerk. Niemand zou op die plaats een voeg tolereren. Daarom dient er net zo scherp op voegen in de damprem te worden gelet.
2 3
4 5
1
Dichte gebouwschil: geringe kosten en klimaatbescherming De ten gevolge van ondichtheden optredende hogere stookkosten leiden voor de opdrachtgever tot een lager rendement van de thermische isolatie. Daarnaast is de CO2-uitstoot hoger dan voor luchtdichte gebouwen noodzakelijk is. Een onderzoek van het Institut für Bauphysik in Stuttgart heeft uitgewezen dat de U-waarde van een thermische isolatieconstructie met een factor 4,8 lager wordt. Dit betekent in de praktijk dat een huis met een woonoppervlak van 80 m2, waar lekkages in de luchtdichting voorkomen, evenveel energie voor het verwarmen verbruikt als een huis met ca. 400 m2 woonoppervlak. Een ongecontroleerde CO2-uitstoot bevordert het broeikaseffect en de mensheid wordt geconfronteerd met de gevolgen, zoals het toenemende aantal weercatastrofes. Om die reden moet worden gestreefd naar terugdringing van de CO2-uitstoot. We helpen het milieu niet alleen door zuiniger om te gaan met energie, maar ook door te kiezen voor intelligente oplossingen.
Alleen een thermische isolatieconstructie zonder voegen garandeert de volledige isolatiewaarde Huizen in Midden-Europa verbruiken volgens een onderzoek uit het jaar 2000 gemiddeld 22 l olie/m2 (220 KWh/m2) woonoppervlak voor het verwarmen van de woonruimte, een passief huis verbruikt slechts 1 l, een 3 l-huis, zoals de naam al zegt, 3 l olie/m2 – mits de luchtdichting perfect is. Voegen in het luchtdichtingsvlak van gebouwen leiden tot een sterke toename van de energiebehoefte per vierkante meter woonoppervlak.
… en de isolatie is perfect
–10°C
1m
+20 °C
Voeg 1 mm
14 cm 1m
6
Studie zur Berechnung des Bauschadensfreiheitspotenzials Grondslagen
BOUWFYSICA Woonklimaat
Onaangenaam binnenklimaat in de zomer De warmte-isolatie in de zomer wordt gekarakteriseerd door de tijdsduur in uren gedurende welke de onder de dakbe dekking aanwezige warmte tot aan de binnenkant van de constructie doordringt (faseverschuiving), en door de daarmee gepaard gaande toename van de binnentemperatuur in graden Celsius (°C) in vergelijking tot de buitentemperatuur (amplitudedemping).
Koele ruimten bij warm weer in de zomer Voor de isolatie in de zomer worden de faseverschuiving en de amplitudedemping berekend. Daarbij wordt uitgegaan van een luchtdichte thermische isolatie. De warmte wordt relatief langzaam (afhankelijk van het soort isolatiemateriaal en de structuur ervan) naar binnen geleid.
Snelle opwarming door luchtstroming Voegen in het luchtdichtingsvlak leiden ertoe dat door de hoge temperatuur en het daardoor optredende druk verschil een luchtstroom van buiten naar binnen en daardoor een grotere luchtuitwisseling optreedt. De warmteisolatie kan in de zomer geen isolerende werking meer uitoefenen en er ontstaat een onaangenaam, te warm binnenklimaat.
www.proclima.com
Grondslagen
7 BOUWFYSICA Woonklimaat
Ongezond binnenklimaat in de winter Gedurende de verwarmingsperiode dient de relatieve luchtvochtigheid in woonruimten 40 – 60 % te bedragen. Een te droog binnenklimaat is schadelijk voor de gezondheid.
Droge koude lucht dringt door voegen naar binnen Het dikwijls optredende fenomeen van droge binnenlucht in de winter vindt zijn oorzaak in de koude buitenlucht die door voegen het huis binnendringt. Wordt de koude lucht door de verwarming opgewarmd, dan neemt de hierin aanwezige relatieve luchtvochtigheid af. Huizen met een slechte luchtdichting hebben in de winter sneller een te droge binnenlucht, die ook met behulp van bevochtigingsapparatuur nauwelijks verbeterd kan worden. Het gevolg is een onbehaaglijk binnenklimaat.
Te lage rel. LV is slecht voor de gezondheid en vermindert de behaaglijkheid Voorbeeld: -10 °C koude lucht kan bij 80 % rel. luchtvochtigheid (LV) maximaal 1,7 g/m3 vochtigheid opnemen. Wordt deze lucht naar 20 °C opgewarmd, daalt de rel. luchtvochtigheid naar 9,9 %.
max. watergehalte in de lucht [g] 25
23,1
20
17,3
15
12,9
80 % rel. LV 10 bij -10°C = 1,7 g/m3 3,3 5 2,5 2,1
9,3 6,8
1,7 g/m3 = 9,9 % rel. LV bij 20°C
0 -10
-5
0
5
10
15
20
25
Temperatuur [° C ]
… en de isolatie is perfect
8
Studie zur Berechnung des Bauschadensfreiheitspotenzials Grondslagen
BOUWFYSICA De sluipwegen …
De sluipwegen van het vocht Thermische isolatieconstructies moeten worden beschermd tegen vochtbelasting door de warme binnenlucht. Hiervoor zorgen damprem- en luchtdichtingsbanen
Diffusie geschiedt volgens plan Tip Een damprem met een μd-waarde van 2,3 m laat in de winter volgens de methode van Glaser per dag ca. 5 g vocht per vierkante meter de constructie binnendringen.
Diffusie: De diffusie vindt plaats onder invloed van het drukverschil tussen binnen en buiten. Daarbij vindt er geen uitwisseling via voegen plaats, maar via vocht door een monolithische, luchtdichte materiaallaag. De diffusie verloopt in de winter doorgaans van binnen naar buiten, in de zomer van buiten naar binnen. De vochtintreding in de constructie hangt af van de diffusieweerstand (μd‑waarde) van het materiaal. De periode met warme buitentemperaturen duurt in Midden-Europa langer dan die met winterse temperaturen, zodat er meer vocht uit de constructie naar buiten kan opdrogen.
Onvoorzien: luchtstroming (convectie) Convectie: Beweegt lucht zich als een stroom, dan spreekt men van convectie. Deze kan als thermische isolatieconstructies optreden, wanneer er voegen in het dampremvlak aanwezig zijn. Tussen binnen- en buiten klimaat heerst ten gevolge vanhet temperatuurverschil ook een drukverschil, dat zich via de luchtstroming wil opheffen. Door convectie kan per dag een veelvoud van 100 g vocht in de isolatie komen en zich daar als condens verzamelen.
Onvoorzien: vochtintreding via de flank van een bouwelement Flankdiffusie: Vocht dringt via de flank van een bouwelement door in de thermische isolatie. Het bouwelement met de flank is in de regel luchtdicht, maar heeft een lagere μd-waarde dan de damprem. Voorbeeld: geïntegreerde, luchtdicht gepleisterde metselwand. Wanneer van buiten diffusiedichte constructies aan de binnenzijde van dampremmen zijn voorzien, die geen of slechts geringe terugdroging mogelijk maken, dreigt vochtophoping en daardoor bouwschade, ook bij een luchtdichte uitvoering.
Onvoorzien: vocht uit bouwmateriaal Vochtige bouwmaterialen: Via de verwerkte bouwmaterialen komt er dikwijls veel water in de constructie terecht. Een voorbeeld maakt duidelijk, om welke hoeveelheden het daarbij kan gaan. Bij een dak met 6/22 kepers, e=70 cm en een houtgewicht van 500 kg per kubieke meter is sprake van ca. 10 kg hout per strekkende meter keper. Bij slechts 1 % uitdroging van het hout komt dus 100 g water per vierkante meter vrij, bij 10 % is dat 1000 g, bij 20 % 2000 g water, dat in de kepers naar buiten opdroogt en in de overige delen van de constructie kan binnendringen.
www.proclima.com
Grondslagen
9 BOUWFYSICA De sluipwegen …
800 g condens door 1 mm brede voeg Een voorbeeld: Door een isolatieconstructie zonder voegen met een damprem met een μd-waarde van 30 m diffundeert op een normale winterdag 0,5 water per vierkante meter in de constructie. In dezelfde tijdsperiode stroomt door convectie via een 1 mm brede voeg in de damprem 800 g vocht per meter voeglengte in de constructie. Dat komt overeen met een verslechtering met een factor 1600.
-10 °C
1m
+20 °C
Voeg 1 mm
14 cm 1m
Schimmel door condens Bouwschade door schimmelvorming dreigt, wanneer vochtige, warme lucht in de winter bijv. via voegen in het damprem- en luchtdichtingsvlak de thermische isolatieconstructie binnendringt en grote hoeveelheden condensvocht worden gevormd. Veel schimmels produceren als secundaire stofwisselingsproducten giffen, o.a. MVOC (microbial volatile organic compounds - microbiële, vluchtige organische verbindingen) en sporen, die schadelijk zijn voor de gezondheid. Deze gelden als de belangrijkste oorzaak van allergieën. Contact met schimmels beslist vermijden. Daarbij is het niet van belang of de MVOC of schimmelsporen via de voeding, dus via de maag, of via de longen met de ingeademde lucht in het lichaam terechtkomen.
Conclusie
i
✔✔ Vocht kan op tal van manieren de constructie binnendringen. Vochtbelasting kan nooit volledig worden uitgesloten. ✔✔ Wanneer de vochtbelasting te hoog is, treedt bouwschade op. ✔✔ Dampremmen zijn veiliger dan dampschermen. Dampschermen met hoge diffusieweerstanden laten nauwelijks terugdroging vanuit het bouwelement naar binnen toe en worden zo al snel vochtvallen. ✔✔ Bepalend voor het bouwschadevrij blijven van een constructie zijn: hoge uitdrogingsreserves.
Het beste middel: intelligente banen Optimale betrouwbaarheid: Damprembanen met een vochtvariabele diffusieweerstand beschermen de constructie het best tegen schade door condens. In de winter zijn deze diffusiedichter en beschermen de isolatie optimaal tegen binnendringend vocht. In de zomer kunnen ze hun diffusieweerstand zeer sterk verlagen en garanderen zo de beste omstandigheden voor terugdrogen.
Bescherming in de winter Terugdroging in de zomer
… en de isolatie is perfect
ie
Renovatiestud
Meer informatie vindt u in onze actuele brochures: »Studie Berekening van het potentieel m.b.t. het uitblijven van bouwschade«
van nische renovaties bij energietech de luchtdichtheid Oplossingen voor dakconstructies s ructie const in de luchtdichting e plaatsing van Functietechnisch tot het uitblijven met betrekking het potentieel de μd-waarde vergelijking van Sub-and-Top: en met verschillen e bij dampremm van bouwschad
Studie Berekenin m.b.t. het uitb g van het potentieel lijven van bou wschade
Onderzoek naar de thermische isolatie in hout- en staalb ouwconstructie s Vochtvariabele dampremmen pro clima DB+ met intelligent en INTELLO / INTEL vochtmanageme LO PLUS nt dak, wand, plafo nd
van dak- en wand- l vochttransport elde warmte- en in het bouwmateriaa ening van het gekopp n en vochttransport e simulatieberek omstandighede Computerondersteund eming van de natuurlijke klimaat inachtn constructies met
»Renovatiestudie«
België en Nederla
nd
4 3
sd-Wert [m]
2
Computergeste unde simulatieberek ening van het gekopp waarbij rekenin g is gehouden met natuurlijke klimaat elde warmte- en vochttransport materialen van dak- en wandco omstandighede n en vochtschomme nstructies lingen binnenin de bouw-
DB+ INTELLO INTESANA 60/2 70/1,5
1 0
Winter 50 60 70 80 mittlere umgebende Luftfeuchte [%]
© pro clima 02.2016 | DIG-494
Sommer 90